两种气象干旱指标的应用比较研究

基于两种常用的气象干旱指标计算方法--Z指数和标准化降水指数（SPI指数）,改进了两种干旱指标的区域化计算方法。通过比较分析两种不同干旱指标方法,结果表明SPI指数与Z指数具有较好的一致性。同时,SPI指数计算较Z指数简单,资料容易获取,其借助概率密度函数转化计算,消除了降水资料的时空分布差异,具有良好的稳定性,能有效地反映区域的旱涝状况,为区域水资源评估及旱涝灾害预测预警提供了可靠的依据。     

1983―2015年中国西南地区干旱综合损失率与SPI的关系研究

【目的】揭示1983―2015年中国西南地区干旱综合损失率与SPI的关系。【方法】利用1983―2015年西南地区旱灾资料研究了西南地区旱灾在1983―2015年的变化规律及发生概率;利用40个代表站点1960—2015年的月降水量资料计算月、季和年尺度SPI值,进一步研究了1983―2015年不同时间尺度的干旱综合损失率与SPI的相关关系。【结果】1983―2015年西南地区干旱的受灾率、成灾率、绝收率和综合损失率的多年平均值分别为11.79%、5.84%、1.30%和4.86%,除云南的旱灾呈不显著上升趋势外,其他省份和整个西南地区的旱灾呈下降趋势,各省旱灾情况较为接近,其中云南和贵州的旱灾情况比广西和四川严重,西南地区干旱综合损失率大于6%的概率为29.8%。【结论】除云南省干旱综合损失率与5月SPI值最为相关外,其他省份和西南地区干旱综合损失率都与8月、夏季和年尺度的SPI值的相关性最大。     

SPI指数和Z指数在青海省东部农业区应用分析

以青海省东部农业区12个气象站点1959-2005年49a各月的降水量为基础,计算该区的标准化降水指数SPI和Z指数,并分析两者在青海省东部农业区的一致性、显著周期和干旱等级一致率。结果表明:利用SPI指数和Z指数定义青海省东部农业区干旱等级时,两者的相伴概率值较大,且有多个相同的显著周期;等级值一致率均在0.79以上,SPI指数和Z指数在定义重旱等级时,两者的等级值一致的月数较多,SPI指数和Z指数定义轻旱等级的等级一致月数则有明显的区域性,SPI指数和Z指数在评价青海省东部农业区的干旱等级上有很好的一致性。     

基于干旱指数法的星星哨灌区旱涝状况研究

利用星星哨灌区1954-2009年的降水资料,计算降水距平百分率指标(Pa指数)和标准化降水指标(SPI),划分出灌区历年的干旱等级,研究了灌区各干旱等级的变化情况及发展趋势,并运用权马尔可夫链模型预测了灌区未来6年的降水量。研究结果表明:在星星哨灌区56年间,降水量有明显减少趋势,重旱重涝灾害增多,其中:夏季降水量略呈下降趋势,干旱等级略有上升,且旱涝灾害程度加重;秋季降水量减少明显,干旱等级明显上升,旱灾发生次数增加。预测结果表明:在2010-2015年间,灌区降水量总体呈下降趋势,将对灌区农业生产带来较大影响。     

基于SPI和云模型的海河平原区干旱特征研究

根据海河平原20个气象站1955—2019年逐日降水量计算了年尺度和季尺度的标准化降水指数(SPI),对各尺度不同等级的干旱频率及其时空特征进行分析;以年尺度SPI为样本,采用正态云发生器算法和多步还原逆向云变换算法构建云模型,分析了干旱的随机性和稳定性。结果表明,海河平原区干旱频率主要分布区间为[0.28,0.31],呈现轻旱高频、重旱低频的特点;春旱发生频率最高,冬旱频率最小,夏季地区间及年际间差异最大。年际间SPI云模型的3个特征参数均呈减小趋势,其中熵呈显著减小趋势,且超熵与熵呈显著正相关,即SPI分布的随机性和不均匀性变化趋势一致;空间上各站点超熵和熵则呈极显著负相关,随机性和不均匀性呈相反趋势;云特征的年际差异大于站点间差异,即云模型能够更好地反映区域年际间SPI在空间上的随机性和稳定性。海河平原整体上有趋于干旱的趋势,各站点SPI的随机性显著减小,且变化趋于稳定。     

青海省东部地区旱涝事件变化规律分析

基于青海省东部地区12个气象站点的降水资料,通过对表征极端降水事件指数进行趋势分析、突变检验和空间分析以及海表温度距平指数(SSTA)与干燥度和极端降水指数的相关性系数,研究了旱涝事件的变化规律及ENSO事件对旱涝事件的影响.结果表明,研究区极端降水事件的空间分布呈现明显的地域差异,即北部地区易出现洪涝现象,南部地区易出现干旱现象;20世纪80年代以后,研究区的干旱和洪涝事件均趋于增多,旱涝事件趋于频发;干燥度、大于95％分位降水量、大于25 mm降水量均和滞后2个月的SSTA有良好的相关关系,ENSO事件对研究区旱涝的影响由南向北呈现“大-小-大”的趋势,Nino3区的海温对研究区洪涝事件的发生影响较大.     

基于SPI指数和CI指数的东北地区降水集中度与旱涝关系研究

研究以东北地区43个气象站1976-2015年逐日降水量数据为基础,采用降水集中度指数CI描述降水集中程度,标准化降水量指数(SPI)描述旱涝状况,以分析全年以及不同季节的降水集中度与旱涝关系为目标开展研究。结果表明:①东北地区年降水集中度高于各个季节的降水集中度,四季中冬季降水集中度最低;②在丘陵山地地区年CI指数与年尺度SPI正相关关系显著,降水多的年份降水分布也更为集中,更容易造成洪涝灾害;③不同季节之间,春、秋季有超过半数的站点的降水集中度与SPI正相关关系显著,春季在降水少的年份由于降水分布均匀,无效降水多,加剧了干旱。研究结果对于深入理解东北地区不同季节降水分布特征及对旱涝事件影响具有重要意义。     

淮河上游冬小麦生长关键期旱涝灾害阈值研究

利用淮河上游地区1961-2015年13个气象站逐日降水数据,计算冬小麦生长关键期(2、3、4月)1个月尺度及3个月尺度SPI值,结合冬小麦产量数据,确定生长关键期对产量灾损率影响的具体时段,在此基础上分析了降水量变化及旱涝灾害空间分布,建立了SPI值与产量灾损率之间的定量关系。结果表明,(1)生长关键期(SPI3)和4月(SPI1_4)SPI值均与产量灾损率相关性程度高,分别通过0.01和0.05显著性水平检验;2个时段降水量变化整体呈减少趋势,且旱涝灾害空间分布存在一定的差异;(2)当SPI3值和SPI1_4值分别为-2.23和-1.82时,达到决定发生旱灾时产量灾损的阈值;(3)SPI3值和SPI1_4值与产量灾损率相关系数分别为0.94和0.82,在典型涝灾年,SPI值与产量灾损率具有线性关系。     

五种干旱指数在云南省的适用性分析

干旱指数是研究干旱的核心和基础,但其计算表达方式多样,并且不同的干旱指数具有一定的使用条件和范围,因此筛选适合云南省干旱监测的干旱指数,对干旱预警及该地区的干旱研究具有重要意义。利用云南省29个气象站点1960年1月—2014年12月降水和气温的月平均资料,在月尺度上计算并对比分析了5种干旱指数在不同地区、不同季节的适用性。结果表明,冬春季,在滇西北和滇东北地区,优先选择SPI;在滇中地区,建议选用SPI和Pa;在滇西南地区,Pa的适用性优于其他4种指数;在滇东南地区,CInew的监测效果较好。夏秋季,除在滇西北地区建议使用SPI外,在其他地区SPEI的适用性更强。SPI对2009年11月—2010年3月冬春连旱干旱演变过程的描述能力略优于其他4种指数。     

武汉市水资源旱涝变化及其急转情况历史演变分析研究

本研究通过历史实测气象数据,结合水文统计方法、逐日干旱计算方法以及游程理论,对武汉市干旱洪涝事件进行提取,并重点分析武汉市历史气候演变以及旱涝急转变化情况.结果表明武汉市历史降水呈现整体上升、蒸发呈现下降趋势,枯水期存在蒸发大于降水的情况,湖泊水位在枯水期具有下降可能.且夏季的旱涝急转以及秋冬季节的涝旱急转均存在导致湖...     

淮河流域1960-2014年水文、气象干旱指数及其与历史旱灾的关系

基于淮河流域1960-2014年的逐月降水数据、1956-2000年的逐月天然径流数据和1960-2000年的洪旱灾害受灾面积数据,借助SPI和SSI干旱指数,采用MK趋势分析、相关分析等方法探求区域气象和水文干旱的时间特征,揭示水文干旱对气象干旱的响应规律,并分析干旱指数与历史旱灾的关系.结果表明:SPI指数反映出的...     

基于TRMM遥感数据的旱涝时空特征分析

基于光学遥感数据反演的植被指数和地表温度进行旱涝灾害监测在时间上具有滞后性,降水数据可以更加及时直观地反映地表干湿状态的变化,目前旱涝灾害监测应用地面点上降水观测站点的数据较多,热带降雨测量卫星(TRMM)被动微波遥感为大面积进行旱涝灾害监测提供了可能。利用江苏省1998年1月—2014年3月的TRMM 3B43月降水资料,采用尺度为12的标准化降水指数(SPI12),分析江苏省旱涝时空特征变化规律。分析结果表明:江苏省16年来发生旱涝灾害的几率为34.08%,其中发生旱灾的几率(16.74%)与发生涝灾的几率(17.34%)相接近;江苏省一年四季都易受到旱涝灾害的影响且旱灾与涝灾具有交替出现的特点;1999—2014年间多次出现较严重的旱涝灾害,且江苏中部地区更易受到旱涝灾害的影响。     

东北三省地区生长季旱涝对春玉米产量的影响

评估生长季旱涝对作物产量的影响有助于农民采取措施增产保收.本研究基于1988—2017年气象站点数据和灾情、产量等统计数据,以中国东北三省为研究区,通过对比多时间尺度指标——标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI)与旱涝受灾率的关系,选择优势指数表征东北春玉米生长季干湿状况,基于HP滤波构建相对气象产量...     

Standard precipitation index to track drought and assess impact of rainfall on watertables in irrigation areas

The Standard Precipitation Index (SPI) is employed to track drought and assess the impact of rainfall on shallow groundwater levels in three selected irrigation areas of the Murray-Darling Basin in Australia. The continuous SPI method can provide better means of quantifying rainfall variability and correlating it with changes of shallow watertable levels since it is based on continuous statistical functions comparing rainfall variability over the entire rainfall record. Drought analysis in the Australian irrigation areas using SPI indicates that the recent 2000–2006 drought is not the worst drought that has occurred in the recorded history, however if the current low rainfall pattern continues, it would be one of the most prolonged drought. The shallow groundwater fluctuations in the Murrumbidgee Irrigation Area show a very strong correlation with winter rainfall variation. The shallow piezometric levels in the Coleambally Irrigation Area show a weaker degree of correlation with the SPI due to local and regional groundwater dynamics and changes in rice water use. The groundwater levels in the Murray Irrigation Area show least correlation with the SPI, which may be attributed to improved irrigation management practices and complex nature of the groundwater recharge and discharge processes in this area. The overall results however show that the SPI correlates well with fluctuations in shallow ground water table in irrigation areas, and can also capture major drought patterns in Australia. The correlation of SPI with groundwater levels can be adopted for environmental reporting and used as a method of relating climatic impacts on watertables. Differences in piezometric response between years with similar winter and yearly SPI values can be attributed to improvement in irrigators’ management practices.     

湖北省降雨和洪涝特征时空变化规律分析

为揭示降水变化波动与区域旱涝灾害特性间的关系,采用降水集中指数(PCI)、降水异常指数(RAI)、标准化降水指数(SPI)、降水集中度(PCD)、降水集中期(PCP)和夏季长周期旱涝急转指数(LDFAI)等表征降水特性和旱涝急转特征的多个指标对湖北省区域内旱涝急转特性和降水时空变化特征进行了研究,并对其旱涝发生规律和年代际变化进行了系统探讨.研究结果表明:区域降水具有季节性,主要表现为PCI值一般介于11~19,个别年份大于20,RAI值高低值分别发生在7月份和12月份左右;受气候变化等因素影响,省内和不同分区内近年SPI呈现波动和上升趋势,旱涝灾害发生具有持续性;全省及各区PCI,PCD值偏大,PCP值越大即雨季出现越早,则越容易发生洪涝灾害,指示洪涝灾害风险不断增加,尤其鄂西南最为突出;全省年代际变化特征明显,全省按旱涝急转频率及强度各年代际结果依次为1960s,2010s,1970s,2000s,1990s,1980s, 同时与夏季降水百分率结果表现一致.文中所得的研究成果对了解区域旱涝灾害变化特性和防治自然灾害具有重要的理论借鉴和实践参考意义.